Чпу фрезерный станок по дереву своими руками

Для изготовления объемного рисунка на деревянной поверхности применяются заводские фрезерные станки с ЧПУ по дереву. Сделать аналогичную мини-модель своими руками в домашних условиях сложно, но возможно при детальном изучении конструкции. Для этого необходимо разобраться со спецификой, правильно подобрать комплектующие и выполнить их настройку.

Принцип работы фрезерного станка

Современное деревообрабатывающее оборудование с блоком числового программного управления предназначено для формирования сложного рисунка по дереву. В конструкции должна присутствовать механическая электронная часть. В комплексе они позволят максимально автоматизировать процесс работы.

Для изготовления настольного мини-фрезерного станка по дереву своими руками следует ознакомиться с основными компонентами. Режущим элементом является фреза, которая устанавливается в шпиндель, расположенный на валу электродвигателя. Эта конструкция крепится на станину. Она может перемещаться по двум осям координат – x; y. Для фиксации заготовки необходимо сделать опорный столик.

Электронный блок управления соединяется с пошаговыми двигателями. Они обеспечивают смещение каретки относительно детали. По такой технологии можно сделать 3D рисунки на деревянной поверхности.

Последовательность работы мини-оборудования с ЧПУ, который можно изготовить своими руками.

  1. Написание программы, согласно которой будет выполнена последовательность перемещений режущей части. Для этого лучше всего использовать специальные программные комплексы, предназначенные для адаптации в самодельных моделях.
  2. Установка заготовки на стол.
  3. Вывод программы в ЧПУ.
  4. Включение оборудования, контроль за выполнением автоматических действий.

Для достижения максимальной автоматизации работы в 3D режиме потребуется правильно составить схему и выбрать соответствующие комплектующие. Специалисты рекомендуют изучить заводские модели, прежде чем сделать мини-фрезерный станок своими руками.

Для создания сложных рисунков и узоров на деревянной поверхности понадобится несколько видов фрез. Некоторые из них можно сделать самостоятельно, но для тонкой работы следует приобрести заводские.

Схема самодельного фрезерного станка с числовым управлением

Самым сложным этапом является выбор оптимальной схемы изготовления. Она зависит от габаритов заготовки и степени ее обработки. Для домашнего использования желательно изготовить настольный мини-фрезерный станок с ЧПУ, сделанный своими руками, который будет иметь оптимальное число функций.

Оптимальным вариантом является изготовление двух кареток, которые будут двигаться по осям координат x; y. В качестве основания лучше всего использовать стальные шлифованные прутки. На них будут монтироваться каретки. Для создания трансмиссии необходимы шаговые электродвигатели и винты с подшипниками качения.

Для максимальной автоматизации процесса в конструкции мини-фрезерного станка с ЧПУ по дереву, сделанного своими руками, необходимо детально продумать электронную часть. Условно она состоит из следующих компонентов:

  • блок питания. Необходим для подачи электроэнергии на шаговые электродвигатели и микросхему контроллера. Зачастую используют модель 12в 3А;
  • контроллер. Он предназначен для подачи команд на электродвигатели. Для работы мини-фрезерного станка ЧПУ, изготовленного своими руками, достаточно простой схемы для контроля функционирования трех двигателей;
  • драйвер. Также является элементом регулирования работы подвижной части конструкции.

Для управления рекомендуется использовать стандартные программные комплексы. Одним из них является KCam. Он имеет достаточно гибкую структуру для адаптации практически к любому контроллеру.

Преимуществом этого комплекса является возможность импортирования исполняемых файлов самых распространенных форматов. С помощью специального приложения можно составить трехмерный чертеж детали для предварительного анализа. Шаговые двигатели будут работать с определенной частотой хода. Но для этого следует внести технические параметры в программу управления.

Во время составления программы рекомендуется сделать несколько отдельных блоков. Каждый из них будет предназначен для фрезерования, рисования, сверления или гравировки. Это позволит избежать холостых перемещений фрезы.

Выбор комплектующих для фрезерного станка с ЧПУ

Следующим этапом является выбор компонентов для сборки самодельного оборудования. Оптимальным вариантом является использование подручных средств. В качестве основы для настольных моделей 3D станка можно использовать дерево, алюминий или оргстекло.

Для правильной работы всего комплекса необходимо разработать конструкцию суппортов. Во время их движения не должно возникать колебаний, это может привести к неточному фрезерованию. Поэтому перед сборкой все компоненты проверяются на совместимость друг с другом.

Рекомендации по выбору комплектующих для мини-фрезерного станка с ЧПУ, которые можно сделать своими руками:

  • направляющие. Используются стальные шлифованные прутки диаметром 12 мм. Длина для оси x составляет 200 мм, для y — 90 мм;
  • суппорт. Оптимальным вариантом является текстолит. Обычный размер площадки — 25*100*45 мм;
  • шаговые двигатели. Специалисты рекомендуют использовать модели от принтера 24в, 5А. В отличие от приводов дисковода они имеют большую мощность;
  • блок фиксации фрезы. Его также можно сделать из текстолита. Конфигурация напрямую зависит от имеющегося инструмента.

Блок питания лучше всего собрать заводской. При самостоятельном изготовлении возможны ошибки, которые впоследствии отразятся на работе всего оборудования.

Для пайки платы контроллера рекомендуется использовать резисторы и конденсаторы в SMD корпусах. Это позволит уменьшить габариты, оптимизировать внутреннее пространство в конструкции.

Порядок изготовления фрезерного станка с ЧПУ

После выбора всех компонентов можно сделать настольный мини фрезерный станок с ЧПУ по дереву самостоятельно своими руками. Предварительно еще раз проверяются все элементы, выполняется контроль их размеров и качества.

Для фиксации элементов оборудования необходимо использовать специальные крепежные детали. Их конфигурация и форма зависят от выбранной схемы.

Читайте также:  Как проверить светодиод без мультиметра

Порядок действий по сборке настольного мини оборудования с ЧПУ по дереву с функцией 3D обработки.

  1. Монтаж направляющих суппорта, их фиксация на боковых частях конструкции. Эти блоки еще не устанавливаются на основание.
  2. Притирка суппортов. Их необходимо двигать по направляющим до тех пор, пока не получится плавный ход.
  3. Затяжка болтов для фиксации суппортов.
  4. Крепление компонентов на основание оборудования.
  5. Монтаж ходовых винтов вместе с муфтами.
  6. Установка ходовых двигателей. Они крепятся к винтам муфт.

Электронная часть располагается в отдельном блоке. Это способствует уменьшению вероятности сбоя в работе во время функционирования фрезера. Также важным моментом является выбор рабочей поверхности для установки оборудования. Она должна быть ровная, так как в конструкции не предусмотрены болты регулировки уровня.

После этого можно приступать к пробным испытаниям. Сначала рекомендуется задать несложную программу фрезерования по дереву. Во время работы необходимо сверять каждый проход фрезы — глубину и ширину обработки, в особенности это касается 3D режима.

В видеоматериале показан пример как собрать большой фрезерный станок с ЧПУ, изготовленный своими руками:

Чпу фрезерный станок по дереву своими рукамиДля изготовления различных изделий применяется специальное оборудование токарной, сверлильной, фрезеровальной или другой группы. В последнее время большое распространение получил ЧПУ станок. Применение блока числового программного управления в качестве контроллера позволило существенно повысить качество получаемых изделий, ускорить процесс изготовления и снизить затраты.

Фрезеровальное оборудование

Создать ЧПУ выжигатель своими руками или фрезерный станок можно для того, чтобы существенно сэкономить, так как предложение Arduino, CNC или других производителей обходится дорого.

В домашней мастерской чаще других встречаются фрезеровальные станки. Они применяются для получения корпусных изделий, гравировки, сверления и выполнения других операций. Прежде чем создавать ЧПУ фрезер своими руками нужно уделить внимание следующим моментам:

  1. Чпу фрезерный станок по дереву своими рукамиПроводится выбор наиболее подходящего двигателя по параметрам. Основное вращение получает режущий инструмент от электрического двигателя через привод.
  2. Рассчитывается то, насколько большим должен быть корпус станка и какие нагрузки будут возникать. Станина создается в зависимости от того, каких размеров будут обрабатываемые заготовки.
  3. Проводится подбор наиболее подходящих линейных подшипников, а также шарико-винтовой пары. Большинство узлов имеет клиноременную передачу в качестве привода.
  4. В большинстве случаев фрезеровальное оборудование имеет вертикальную компоновку. Станина служит для размещения рабочего стола, вертикальная стойка для шпиндельной бабки. Вращение передается режущему инструменту, движение в продольном и поперечном направлении столу или шпиндельной бабки. Подача осуществляется в вертикальном направлении, для чего на вертикальной стойке размещается направляющей.

В интернете встречаются самые различные схемы, чертежи станка ЧПУ (своими руками разработать проект достаточно сложно), которые можно скачать и использовать при самостоятельном создании фрезеровального оборудования.

Применение специальных наборов

Самодельный станок с ЧПУ своими руками можно собрать при использовании специальных наборов. Доступные комплекты для ручной сборки обходятся дорого, но они характеризуются следующими достоинствами:

  1. Чпу фрезерный станок по дереву своими рукамиПри применении специального набора можно существенно упростить задачу по сборке. Кроме этого, процесс ускоряется, так как в комплект поставки в большинстве случаев включается чертеж.
  2. Все элементы идеально подходят друг к другу, что обеспечивает высокую точность обработки. При самостоятельном изготовлении конструкции из подручных материалов в большинстве случаев возникают трудности с выдерживанием точных размеров.
  3. Создаваемые станки из подобных наборов выглядят довольно привлекательно, характеризуются практичностью в применении, высокой эффективностью и компактными размерами.
  4. При необходимости станок разбирается для его транспортировки.

Недостатком подобного варианта сборки можно назвать то, что внести изменения в конструкцию не получится. Кроме этого, стоимость набора ненамного ниже стоимости готового станка Ардуино или другого производителя.

Основные этапы проектирования

Фрезерный станок собрать можно только после разработки проекта. Для начала рассматриваются основные вопросы:

  1. Чпу фрезерный станок по дереву своими рукамиПредназначение создаваемого оборудования. Станок может использоваться для обработки дерева или металла. Можно сделать и универсальный вариант исполнения, который подойдет не только для выполнения фрезеровальных операций, но сверления и гравирования. Область применения зависит от типа используемого патрона для фиксации режущего инструмента.
  2. Требуемая площадь для установки и доступность рабочего пространства. При создании станка для домашней мастерской сразу выбирается место установки. Стоит учитывать, что для наладки оборудования и размещения заготовки требуется довольно много свободного пространства.
  3. Какие материалы в большей степени подходят для создания несущей конструкции и основных элементов: металл, дерево или фанера. В большинстве случаев применяется сталь или алюминий. Если создается оборудование для обработки дерева, то несущая конструкция может создаваться из деревянного бруса. Это связано с тем, что на станок будет оказываться небольшая нагрузка.
  4. Допуски и требуемая точность обработки. Изготавливаемые детали характеризуются тем, какой точности выдерживаемые размеры. Чем выше точность, тем более жесткой должна быть конструкция. Во время механической обработки может возникать вибрация, которая приводит к снижению точности размеров и качеству поверхности.

Решающим фактором во многих случаях становится величина отводимого бюджета на сборку фрезерного станка. Многие конструктивные элементы можно приобрести в готовом виде, но их применение при сборке приводит к повышению стоимости оборудования.

Основание и оси

Сборка фрезеровального станка начинается с создания основания и размещения осей X и Y. Направляющие для ЧПУ своими руками сделать довольно сложно, так как они должны иметь точные размеры. К другим особенностям сборки основания отнесем:

  1. Чпу фрезерный станок по дереву своими рукамиВо многих случаях в качестве основания для фрезеровального станка с ЧПУ применяется старый сверлильный станок с вертикальной стойкой.
  2. Самым сложным механизмом можно назвать систему, которая обеспечивает движение инструмента в двух плоскостях и вертикальном направлении. Собрать ее можно на основе кареток от неработающего принтера.
  3. Для вертикального перемещения режущего инструмента предусматривается установка специального механизма. Рекомендуется использовать в качестве подобного механизма винтовую передачу, вращение на которую передается через ременную передачу. Зубчатые ремни не проскальзывают при высокой нагрузке.
  4. Вертикальная ось изготавливается своими руками из алюминиевой плиты. Важно выдерживать точные размеры при создании вертикальной оси, так как они будут учитываться при наладке оборудования после его сборки. При наличии муфельной печи изготовить вертикальную ось можно своими руками из алюминия. Подобный сплав характеризуется высокими литейными свойствами, а также коррозионной стойкостью.
  5. После подготовки всех конструктивных элементов проводится их сборка. Два шаговых электрических двигателей будут устанавливаться на станине, для чего создают специальные посадочные площадки. Стоит учитывать, что во время работы электрический двигатель нагревается, возникает небольшая вибрация. Поэтому при выборе наиболее подходящего места установки следует предусмотреть поступление холодного воздуха.
  6. Передача усилия в большинстве случаев проводится через клиноременную передачу. Напрямую проводить соединение мотора с исполнительными органами конструкции не рекомендуется, так как сильная вибрация и перегрузки могут уменьшить его срок службы.
Читайте также:  Содержание углерода в чугуне и стали

При изготовлении станины из подручных материалов нужно обеспечить высокую жесткость. Для этого создается большое количество ребер жесткости, отдельные элементы соединяются между собой при применении крепежных элементов. Не рекомендуется применять сварочный аппарат для соединения отдельных элементов, так как сварочный шов не выдерживает воздействие вибрации. Переменная вибрационная нагрузка может стать причиной появления трещин, которые снижают прочность станины.

Устанавливаемые электромоторы

Для обеспечения высокой производительности создаваемого оборудования рекомендуется отдавать предпочтение мощным шаговым двигателям. Мини-модели могут применяться для работы с металлом и деревом. Основными параметрами электродвигателей считаются:

  1. Чпу фрезерный станок по дереву своими рукамиМощность. С повышением показателя мощности существенно расширяется область применения станка. Слишком большая мощность становится причиной повышения затрат на электроэнергию, низкая приведет к перегреву при перегрузке.
  2. Количество оборотов. Режущий инструмент может подаваться при различной скорости вращения, которая определяет качество получаемой поверхности.
  3. Защита от перегрузок. Для того чтобы продлить срок эксплуатации фрезеровального станка, следует проводить установку электродвигателя, который имеет защиту от перегрева.
  4. Наличие пяти проводов управления. Существенно упростить процесс подключения электрической начинки к устанавливаемым моторам можно при выборе моделей с пятью управляющими проводами.
  5. Требуемое напряжение. Все электродвигатели делятся на две категории: первая работает от бытовой сети 220 В, вторая от трехфазного напряжения 380 В. При создании станка для домашней мастерской выбирают электрические моторы, которые работают от бытовой сети 220 В.
  6. Если выбирается шаговый мотор, то уделяется внимание тому, на сколько градусов осуществляется поворот за один шаг.

Совершенно необязательно устанавливать двигатель шагового типа, который обходится намного дороже обычного варианта исполнения. Изготовить подобную конструкцию можно из обычного электродвигателя, для чего его подвергают небольшой доработке. Для работы самодельного станка потребуется не менее трех двигателей.

При установке шагового мотора можно не использовать винтовую передачу. Для передачи вращения или регулировки количества передаваемых оборотов режущему инструменту создается система клиноременной передачи. Рекомендуется применять исключительно зубчатые ремни, так как при высокой нагрузке они не будут проскальзывать на шкивах.

Электрическая начинка

Промышленные станки могут иметь лазерные или другие датчики. Самодельное оборудование работает на основе программного обеспечения. При его выборе следует уделить внимание тому, чтобы возможности электрической начинки позволяли реализовать функциональность станка. Применяемое ПО должно иметь драйвера для контроллеров, которые будут устанавливаться на оборудовании.

К особенностям электрической начинки отнесем:

  1. Чпу фрезерный станок по дереву своими рукамиСамодельный станок ЧПУ должен иметь порт LPT. Он применяется для подключения электронной системы управления к оборудованию.
  2. Подключение электрического блока управления проводится через шаговый мотор.
  3. От качества выбранной электрической начинки зависит то, насколько точно будут проводиться технологические операции.
  4. После установки и подключения электрических компонентов проводится загрузка программного обеспечения и требуемых драйверов.

Подключив электрическую начинку можно включить станок и проверить его работоспособность. Современное программное обеспечение позволяет обрабатывать детали со сложной конфигурацией, так как рабочие органы перемещаются с высокой точностью по трем координатам.

Чпу фрезерный станок по дереву своими рукамиЧпу фрезерный станок по дереву своими рукамиЧпу фрезерный станок по дереву своими рукамиЧпу фрезерный станок по дереву своими рукамиЧпу фрезерный станок по дереву своими руками

Чпу фрезерный станок по дереву своими руками

Здравствуйте уважаемые читатели и подписчики блога Андрея Ноака! Переработка древесины это не просто распиловка дерева, это и получение мебели и получение сложных изделий из древесины, изделий которые прошли десятки этапов обработки и стали полноценным изделием. И именно когда дело доходит до глубокой деревообработки, бывает очень сложно, а иногда и даже невозможно обойтись без ЧПУ станка. Сегодня я хочу поговорить о том, как сделать станок ЧПУ своими руками.

Введение

ЧПУ кроме дерева может пригодиться в обработке металла, пластика, оргстекла, алюминия, комбинированных материалов. Такой станок будет называться фрезерно гравировальный. Можно также такой станок использовать и для лазерного выжигания по дереву, все будет зависеть от насадки которая будет использоваться для обработки.

Отличие же в обработке древесины и металла, заключается в жесткости корпуса, надежности элементов и тонкостях технологии обработки элементов.

Ориентировочная стоимость станка для обработки дерева составит 35 — 40 тысяч рублей. По большому счету сборка машины сводится к подбору и покупке комплектующих и затем их сборке на раме.

Заказ комплектующих популярней всего сегодня в Китае, но возможно также заказать их и у нас в специализированных магазинах или интернет ресурсах. Ниже смотрите фото самодельного станка ЧПУ.

Чпу фрезерный станок по дереву своими руками

С чем стоит определиться перед изготовлением ЧПУ:

  1. Материалы которые планируется обрабатывать;
  2. Габариты изделий для обработки (высота, ширина и длина будущих изделий). Определяются размеры машины по осям X, Y, Z. Стоит не забывать, что эти размеры должны обозначать рабочее пространство станка;
  3. Точность последующей обработки изделий (параметр зависит от точности сборки корпуса машины и соответственно от материала корпуса).
Читайте также:  Двухкорпусный плуг своими руками чертежи

Необходимые материалы

Итак для изготовления нам понадобятся следующие агрегаты:

  • Материал для изготовления корпуса. Можно использовать древесные плиты, такие как МДФ, ДСП, из древесных плит оптимально я бы рекомендовал применять фанеру, так как она наиболее прочная и жесткая. Если же хотите еще надежней то придется сделать конструкцию из металла;
  • Шпиндель. Для обработки древесины подойдет мощностью 1,3 — 2 КВт. Если желаете не остужать станок каждые 15 минут работы, то шпиндель нужно устанавливать с водяным охлаждением;
  • Частотник, он же частотный преобразователь, он же инвертор. Подбирается такой же мощностью как и мощность шпинделя;
  • Управляющая плата;
  • Шаговые двигатели — 3 штуки, один будет передвигать нашу конструкцию по оси Y, другой по оси X, третий по оси Z.
  • Кабель канал для защиты кабеля от повреждений и поломок, так как оборудование много будет двигаться;
  • Кабель 15 — 20 метров, лучше просчитать все на чертеже;
  • Цанга для шпинделя — по другому патрон для фрезы;
  • Шланг для охлаждения;
  • Подшипники;
  • Мягкая муфта для передачи плавного хода и компенсации соосности шагового двигателя;
  • Конечно же фрезы для обработки древесины;
  • Шурупы и болты;
  • Водяная помпа.

Инструменты которые вам понадобятся

Для фрезерного ЧПУ нужны будут следующие инструменты:

  1. Сварочный аппарат для изготовления металлического корпуса. Преимуществом пользуются сварка — автомат;
  2. Необходимо будет выточить шпильки, возможно еще какие то токарные работы. Поэтому в идеале нужно было бы иметь доступ к токарному станку для выполнения работ по изготовлению комплектующих;
  3. Болгарка или ножовка по металлу;
  4. Отвертка;
  5. Молоток;
  6. Паяльник;
  7. Ножницы;
  8. Плоскогубцы и пассатижи;
  9. Изолента;
  10. Супер клей;
  11. Фумлента и герметик;
  12. Ключи для сборки.

Из подручных средств ЧПУ

Разнообразие техники и руки растущие откуда нужно могут послужить для импровизации народным умельцам. Сегодня в сети можно встретить что фрезерно гравировальные ЧПУ станки изготавливают:

  • Из CD ROM и СД дисков можно получить хороший мини станочек. Видео ниже;
  • Из принтера и его запчастей, видео ниже;

Пошаговая инструкция

Для того чтобы понять с чего начать, давайте будем ориентироваться на принципиальную схему ЧПУ.

Чпу фрезерный станок по дереву своими руками

Итак, сборка готового станка производится в следующей последовательности:

  • Создание чертежей, с учетом прокладки и подключения электрооборудования. Можно начертить вручную, но я бы рекомендовал такие программы как Компас, Автокад или Визио. В них легче будет подправить чертеж, а в Визио даже имеются сразу готовые библиотеки по электрооборудование;
  • Следующий шаг — заказ комплектующих;
  • После поступления комплектующих можно приступить к монтажу станины. Почему после поступления? Да для того чтобы сделать станину с учетом уже пришедших комплектующих;
  • Монтаж шпинделя;
  • Монтаж системы водоохлаждения. При данной операции скорей всего придется использовать фумленту и обычный автомобильный герметик, для того чтобы конструкция была надежней и не протекала;
  • Подключение электропроводки, установка кнопки аварийной остановки;
  • Подключение управляющей платы (она же контроллер). В качестве такой платы можно использовать — KY-2012 — 5 Axis CNC Breakout Board for Stepper Motor Driver with DB25 Cable. Найти такую будет не сложно в просторах интернета. Также часто можно встретить самодельные станки на базе arduino;
  • Установка программного обеспечения и загрузка чертежей;
  • Настройка станка или так называемая «пуско наладка».

Чертежи

Как я уже выше говорил, при создании чертежей необходимо прорисовывать все тонкости от размеров до электропроводки. Это позволит уменьшить число ошибок в проектировании станка.

Изготавливаем каркас

Как я уже говорил каркас можно сделать как из фанеры, так и из металла. Можно комбинировать применение этих материалов. Ниже выкидываю чертеж каркаса.

Чпу фрезерный станок по дереву своими руками

Не забываем о жесткости конструкции и ее геометрии. Очень важно оставить регулировки для более тонкой настройки станка:

  1. По высоте машины как на видео;
  2. По осям Х и У.

Видео вам в помощь, чтобы не сделать ошибок:

Монтаж шпинделя

Устанавливаем шпиндель только после полного монтажа каркаса. При монтаже необходимо оставить на шпинделе возможность регулировки по высоте и вертикали. Иначе говоря, если шпиндель будет установлен не вертикально, нужна регулировка, которая бы задала нужный угол.

Ошибки и недочеты с которыми можно столкнуться

В процессе сборки машины можно столкнуться с рядом проблем, поэтому рекомендую прежде чем приступать к заказу и понимать что нужно искать, определиться с габаритами станка, габаритами изделий которые вы будете обрабатывать. Итак ошибка номер один — не создается чертеж станка с мельчайшими деталями, от каждого винтика, до каждого провода.

Следующей ошибкой является неправильная подборка шпинделя и частотника, поэтому будьте внимательны.

Еще одна частая ошибка — шаговый двигатель имеет часто не очень распространенное питание, и для него просто необходимо подбирать индивидуальный блок питания. Поэтому сравнивайте имеющееся у вас питание с напряжением для шагового двигателя.

Ну и конечно ошибки возникающие по причине недостатка опыта, тут можно посоветовать тщательней продумывать чертеж и руководствоваться пословицей «Дорогу осилит идущий».

Не забывайте делиться статьями в социальных сетях. Удачи и до новых встреч, с вами был Андрей Ноак!